(57)【要約】【課題】電力線上を伝送される信号の周波数帯域がノイズの周波数帯域と重なる場合でも、電力線通信を行うことのできる通信装置および通信システムを提供する。【解決手段】本発明の通信装置１Ａは、電力線１０Ａに送信信号を重畳する送信機能と電力線１０Ａから受信信号を抽出する受信機能とを有する中継部３と、電力線１０Ａ上を伝送される信号からノイズ成分を除去するノイズ除去部９と、電力線１０Ａ上を伝送される信号に含まれるノイズ成分を検出すると共に、検出されたノイズ成分を減衰させるようにノイズ除去部９の周波数特性を制御する制御部８とを備える。【選択図】図１
2006245640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線に送信信号を重畳する送信機能と電力線から受信信号を抽出する受信機能とを有する送受信手段と、
前記電力線上を伝送される信号からノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、
前記電力線上を伝送される信号に含まれるノイズ成分を検出すると共に、検出された前記ノイズ成分を減衰させるように前記ノイズ除去手段の周波数特性を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記送受信手段は、前記電力線にパイロット信号を重畳すると共に、前記電力線上の伝送信号を抽出し、
前記制御手段は、重畳された前記パイロット信号と抽出された前記伝送信号とに基づいて前記ノイズ成分の周波数帯域を特定し、特定された周波数帯域の前記ノイズ成分を減衰させるように前記ノイズ除去手段の周波数特性を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ノイズ除去手段のノイズ除去機能の無効と有効とを切り換える切換機能を有し、前記ノイズ除去手段のノイズ除去機能が無効になっている状態において、前記ノイズ除去手段の出力側の電力線を監視することにより前記ノイズ成分の周波数帯域を特定し、特定された周波数帯域の前記ノイズ成分を減衰させるように前記ノイズ除去手段の周波数特性を変更した後に、前記ノイズ除去手段のノイズ除去機能を有効へと切り換え、
前記ノイズ除去手段は、前記電力線上のノイズ発生源に隣接して電力線上に挿入配置されており、前記制御手段によりノイズ除去機能が有効になっている状態において、前記ノイズ発生源側から前記ノイズ発生源とは反対側の電力線に伝送される信号からノイズ成分を除去する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記送受信手段は、前記ノイズ除去手段のノイズ除去機能が無効になっている状態において、前記ノイズ除去手段の出力側の電力線にパイロット信号を重畳すると共に、前記ノイズ除去手段の出力側の電力線上の伝送信号を抽出し、
前記制御手段は、重畳された前記パイロット信号と抽出された前記伝送信号とに基づいて前記ノイズ成分の周波数帯域を特定する
ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記パイロット信号は、前記送受信手段によって電力線に重畳される前記送信信号の周波数帯域全体に渡る信号スペクトルを有するものである
ことを特徴とする請求項２または請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記ノイズ発生源は、電力線上を伝送される電源電圧を補償する電圧補償回路である
ことを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項７】
２つの通信装置と、これらの２つの通信装置の間に電力線を介して直列に接続された中継装置とを含む通信システムであって、
前記２つの通信装置はそれぞれ、電力線に送信信号を重畳する送信機能と電力線から受信信号を抽出する受信機能とを有する送受信手段を備え、
前記中継装置は、
電力線に送信信号を重畳する送信機能と電力線から受信信号を抽出する受信機能とを有する送受信手段と、
前記電力線上を伝送される信号からノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、
前記電力線上を伝送される信号に含まれるノイズ成分を検出すると共に、検出された前記ノイズ成分を減衰させるように前記ノイズ除去手段の周波数特性を制御する制御手段と
を備える
ことを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線を用いて装置間で通信を行う通信装置および通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電圧で駆動される装置を複数備えた製品（例えば、自動車、ロボット、家電など）内に張り巡らされた直流電力線を伝送媒体として利用する電力線通信システムが知られている。この通信システムによれば、直流電力線を用いて装置間で通信を行うことができることから、専用線を新たに設ける必要がなく、そのため、上記電力線通信システムは、バックアップ用の通信手段として特に注目されている。
【０００３】
図６は、従来のバックアップ用の電力線通信システム（特許文献１）の概略構成を示すブロック図である。図６に示された通信システムでは、ブレーキペダル制御装置１０２、ターンレバー制御装置１０３、エアコン制御装置１０４、インパネ制御装置１０５、オーディオ制御装置１０６、ウインカ制御装置１０７、およびブレーキランプ制御装置１０８は、直流電力線１９１を介して車載バッテリ１０９とツリー状に接続されており、車載バッテリ１０９から駆動電力の供給をそれぞれ受けるようになっている。また、これらの制御装置１０２〜１０８は、信号線１９０で互いに接続されており、正常時、信号線１９０を介して互いにデータ伝送を行うようになっているが、異常時、例えば、信号線１９０に何らかの障害が生じて装置間で互いにデータ伝送を行うことができなくなった時は、信号線１９０の代わりに、直流電力線１９１を介してデータ伝送を行うようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１６５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図６に示された従来の電力線通信システムでは、直流電力線１９１中に電圧補償回路が設けられる場合がある。車載バッテリ１０９から供給された直流電圧を直流電力線１９１の下流側に接続された制御装置の用途や目的に応じて降圧、昇圧もしくは等圧化する必要が生ずるからである。この種の電圧補償回路は、通常、スイッチング素子やトランスを用いた絶縁型回路として構成されることが多いことから、直流電力線上のデータ伝送に支障を生じさせる。これを回避するには、例えば、電圧補償回路が配置された直流電力線の部分と並列に中継回路を設け、電圧補償回路の前後でデータ伝送が遮断されないようにすることが考えられる。
【０００６】
ところが、電圧補償回路は、上記のようにスイッチング素子を用いて構成されていることから、そのスイッチング素子のスイッチング動作によりノイズを生じることが多い。すなわち、電圧補償回路が新たなノイズ発生源となり得る。このため、もしも、ノイズの周波数帯域が直流電力線１９１内を伝播するデータ信号の周波数帯域と重なったときは、各装置間で互いにデータ伝送を行うことができなくなる虞がある。このように、従来は、電力線上に配置される電圧補償回路が電力線通信における障害となるという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電力線上のノイズ発生源で生ずるノイズの周波数帯域が電力線上を伝送される信号の周波数帯域と重なる場合でも電力線通信を行うことのできる通信装置および通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の通信装置は、電力線に送信信号を重畳する送信機能と電力線から受信信号を抽出する受信機能とを有する送受信手段と、電力線上を伝送される信号からノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、電力線上を伝送される信号に含まれるノイズ成分を検出すると共に、検出されたノイズ成分を減衰させるようにノイズ除去手段の周波数特性を制御する制御手段とを備えたものである。
【０００９】
本発明の通信システムは、２つの通信装置と、これらの２つの通信装置の間に電力線を介して直列に接続された中継装置とを含むものである。２つの通信装置はそれぞれ、電力線に送信信号を重畳する送信機能と電力線から受信信号を抽出する受信機能とを有する送受信手段を備え、中継装置は、電力線に送信信号を重畳する送信機能と電力線から受信信号を抽出する受信機能とを有する送受信手段と、電力線上を伝送される信号からノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、電力線上を伝送される信号に含まれるノイズ成分を検出すると共に、検出されたノイズ成分を減衰させるようにノイズ除去手段の周波数特性を制御する制御手段とを備える。
【００１０】
本発明の通信装置および通信システムでは、制御手段により電力線上を伝送される信号に含まれるノイズ成分が検出され、このノイズ成分の信号スペクトルが減衰されるように、制御手段によりノイズ除去手段の周波数特性が制御される。これにより、電力線上を伝送される信号がノイズ成分に埋もれることがなくなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の通信装置および通信システムによれば、電力線上を伝送される信号に含まれるノイズを除去するようにしたので、電力線上を伝送される信号がノイズに埋もれることがなくなる。これにより、電力線上のノイズ発生源で生ずるノイズの周波数帯域が電力線上を伝送される信号の周波数帯域と重なる場合でも、電力線通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（通信システムの基本構成）
図１は、本実施の形態に係る通信システムの要部を拡大して表したものである。図２は、本実施の形態に係る通信システムの構成要素ならびに接続形態（トポロジー）の一例を表したものである。なお、本実施の形態に係る通信装置１は、本実施の形態に係る通信システムによって具現化されるので、以下、併せて説明する。
【００１４】
この通信システムは、直流電圧源１１と、この直流電圧源１１に接続されたハーネス１０と、このハーネス１０を介して二分岐樹状に接続された複数の通信装置１とを備えるツリー状のネットワークシステムとして構成される。
【００１５】
このハーネス１０は、互いに並列に配線された電力線１０Ａおよび信号線１０Ｂを有し、この電力線１０Ａおよび信号線１０Ｂを介して、上記複数の通信装置１は互いに接続されている。なお、以下の説明において、適宜、任意の通信装置１の上流側（直流電圧源１１の側）に接続されている電力線を１０Ａ−１、通信装置１の下流側（直流電圧源１１とは反対の側）に接続されている２つの電力線を１０Ａ−２，１０Ａ−３と称する。
【００１６】
複数の通信装置１は、配置ごとにルート１Ａ、ブランチ１Ｂおよびリーフ１Ｃにそれぞれ分類される。具体的には、複数の通信装置１のうち直流電圧源１１の最も近くに配置されている通信装置１をルート１Ａ、複数の通信装置１のうちルート１Ａとリーフ１Ｃとの間に配置されている通信装置１をブランチ１Ｂ、複数の通信装置１のうちハーネス１０の末端に配置されている通信装置１をリーフ１Ｃとする。このように、ルート１Ａ、ブランチ１Ｂおよびリーフ１Ｃは、通信装置１の配置に由来する名称となっているが、それぞれの動作は、後述したようにその配置に応じて変化するようになっている。
【００１７】
上記ルート１Ａ、ブランチ１Ｂおよびリーフ１Ｃは、互いに等しい構成を有し、具体的には、電圧補償部２（電圧補償手段）と、中継部３（受送信手段）と、負荷検出部４と、アドレス設定部５と、再同期部６と、バス７と、制御部８（制御手段）と、ノイズ除去部９（ノイズ除去手段）とをそれぞれ有する。
【００１８】
電圧補償部２は、例えば、スイッチング電源により構成され、上流側の電力線１０Ａ−１と下流側の電力線１０Ａ−２，１０Ａ−３とに接続されるようになっている。ただし、下流側の電力線１０Ａ−２および１０Ａ−３のいずれか一方または両方が接続されていない場合もある。
【００１９】
この電圧補償部２は、同一の直流電圧で駆動されるセグメント内の電力線１０Ａの総延長距離を伸ばしたり、互いに異なる直流電圧で駆動されるセグメント間を橋渡し（ブリッジ）するようになっている。より具体的には、直流電圧源１１から供給された直流電圧を下流側の電力線１０Ａに接続されたブランチ１Ｂまたはリーフ１Ｃの用途や目的に応じて最適な値となるように降圧、昇圧もしくは等圧し、または直流電圧源１１から供給された直流電圧に重畳されている不要な信号を除去するなど、直流電圧を補償するようになっている。
【００２０】
中継部３は、２つの信号抽出重畳部３Ａ，３Ｂと、変復調部３Ｃとを有し、２つの信号抽出重畳部３Ａ，３Ｂは例えば電力線１０Ａと電磁的に結合されたトランスにより、変復調部３Ｃは例えばベースバンド変復調器によりそれぞれ構成される。また、信号抽出重畳部３Ａ、変復調部３Ｃおよび信号抽出重畳部３Ｂは、この順に直列に接続されると共に、電圧補償部２と並列に接続されている。
【００２１】
信号抽出重畳部３Ａは、ルート１Ａ側から伝送されてきた、データ信号３−１を電力線１０Ａ−１から抽出、例えば、電力線１０Ａ−１と電磁的に結合されたトランスにより、直流電圧とデータ信号３−１との混合信号からデータ信号３−１だけを取り出すと共に、リーフ１Ｃ側から伝送されてきたデータ信号３−１を電力線１０Ａ−１に重畳、例えば、上記抽出の場合と同様に、電力線１０Ａ−１と電磁的に結合されたトランスにより、直流電圧にデータ信号３−１を混合させるようになっている。ここで、データ信号３−１は、通信装置１間の通信に利用されるデータであって、所定の周波数帯域からなる通信信号３−２を含んで構成されるが、この通信信号３−２は、通信装置１間で何も通信するデータが無い場合には、データが何も無いことを意味する空データにより構成される。
【００２２】
一方、信号抽出重畳部３Ｂは、リーフ１Ｃ側から伝送されてきたデータ信号３−１を電力線１０Ａ−２または１０Ａ−３から抽出、例えば、電力線１０Ａ−２または１０Ａ−３と電磁的に結合されたトランスにより、直流電圧とデータ信号３−１との混合信号からデータ信号３−１だけを取り出すと共に、ルート１Ａ側から伝送されてきたデータ信号３−１を電力線１０Ａ−２または１０Ａ−３に重畳、例えば、上記抽出の場合と同様に、電力線１０Ａ−２または１０Ａ−３と電磁的に結合されたトランスにより、直流電圧にデータ信号３−１を混合させるようになっている。すなわち、信号抽出重畳部３Ａ，３Ｂは、電圧補償部２を介したのちではなく、電圧補償部２を介する前にデータ信号３−１を抽出するようになっている。
【００２３】
変復調部３Ｃは、上記信号抽出重畳部３Ａまたは３Ｂにより電力線１０Ａから抽出されたデータ信号３−１を復調したのち、例えば、この通信システムを搭載した製品（例えば、自動車、ロボット、家電など）を構成する複数の部品のうちの１つの部品の制御装置に対して、復調後のデータ信号３−１に含まれる通信信号３−２を伝送したり、逆に、上記制御装置から伝送されて来た通信信号３−２をデータ信号３−１に含めると共に、通信信号３−２を含むデータ信号３−１を変調したのち、上記信号抽出重畳部３Ａまたは３Ｂを介して電力線１０Ａに重畳するようになっている。ただし、変復調部３Ｃに接続された上記制御装置と無関係のデータ信号３−１は、変調後に制御装置に伝送されることはなく、変復調されたのち、上記信号抽出重畳部３Ａまたは３Ｂを介して電力線１０Ａに重畳されるようになっている。これらのことから、データ信号３−１は、電圧補償部２を介さず中継部３を介して電力線１０Ａ内を伝播するようになっている。
【００２４】
なお、中継部３は、以下で述べるように、制御部８からパイロット信号３−４が送信されてきた場合には、制御装置からバス７を介して通信信号３−２が送信されてきた場合と同様に、パイロット信号３−４をテスト信号３−３に含めると共に、パイロット信号３−４を含むテスト信号３−３を変調したのち、上記信号抽出重畳部３Ｂを介して電力線１０Ａ−２または１０Ａ−３に重畳するようになっている。ここで、テスト信号３−３は、データ信号３−１の周波数帯域に渡って所定の信号レベルを有するパイロット信号３−４を含む信号であり、ノイズ除去部９を制御する制御信号８−１を生成するために用いられる信号であって、通信装置１間の通信に用いられる信号ではない。
【００２５】
負荷検出部４は、電圧補償部２と電力線１０Ａ−２および１０Ａ−３とを接続するポート（図示せず）における電力線１０Ａ−２および１０Ａ−３の接続の有無を判定するためのものである。
【００２６】
アドレス設定部５は、自身のステートをルートおよびノードの２つのステートのいずれかに設定すると共に、自身のアドレスおよび下流側の通信装置１のアドレスを設定するためのものである。なお、これらの設定方法の具体的な手順については後述する。
【００２７】
再同期部６は、電力線１０Ａに接続された全ての通信装置１の動作を同期させるためのものであり、例えば、ＰＬＬにより構成される。
【００２８】
バス７は、通信システムを搭載した製品を構成する複数の部品のうちの１つの部品の制御装置との間で通信信号３−２をやり取りするものである。
【００２９】
制御部８は、例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）アナライザにより構成され、変復調部３Ｃとノイズ除去部９とに接続されている。この制御部８は、テスト信号３−３に対する電力線１０Ａの応答を解析することにより制御信号８−１を生成すると共に、その制御信号８−１をノイズ除去部９に送信するためのものである。
【００３０】
ノイズ除去部９は、例えばノッチフィルタにより構成され、電圧補償部２と、中継部３の信号抽出重畳部３Ｂおよび電力線１０Ａの接続点との間に直列に接続されると共に、制御部８における制御信号８−１の出力端に接続されている。このノイズ除去部９は、制御信号８−１により特定される周波数帯域の信号レベルを所定のレベルまで減衰させるようになっている。
【００３１】
より具体的には、例えば可変パラメータと、周波数と、ノッチの深さおよび幅とを含んだ伝達関数を有するノッチフィルタに対して、可変パラメータに相当する制御信号８−１を入力することにより、制御信号８−１により特定される周波数帯域にノッチ周波数ｆｎがシフトするようになっている。なお、制御信号８−１にノッチの深さおよび幅を制御する信号も含まれている場合には、制御信号８−１により特定される周波数帯域にノッチ周波数ｆｎがシフトすると共に、ノッチ周波数ｆｎ近傍の周波数特性が制御信号８−１により特定されるノッチの深さおよび幅に変化するようになっている。ここで、制御信号８−１にノッチ周波数ｆｎを制御する信号だけが含まれているケースは、電力線１０Ａを伝播するノイズの波形がある程度既知である場合に有効であり、制御信号８−１にノッチ周波数ｆｎだけでなくノッチの深さおよび幅を制御する信号も含まれているケースは、電力線１０Ａを伝播するノイズの波形をあらかじめ特定できない場合、例えば、様々な仕様のスイッチング電源が用いられるような場合に有効である。
【００３２】
また、ノッチ周波数ｆｎが複数存在していてもよく、その場合には、制御信号８−１に複数のノッチ周波数ｆｎを特定する信号が含まれることとなる。これにより、例えば、上流側の通信装置１から伝播してきたノイズの周波数帯域と、自身の電圧補償部２により生じたノイズの周波数帯域が異なる場合であっても、双方のノイズに対応することが可能となる。
【００３３】
このように、ノイズ除去部９は、ノイズの波形に対応した周波数特性となるように調整可能となっていることから、制御信号８−１により特定される周波数帯域に存在するデータ信号３−１のエネルギーを減衰させることなく、その周波数帯域に同居するノイズのエネルギーだけを減衰させることができる。これにより、データ信号３−１をノイズに埋もれさせることなく伝送させることができる。
【００３４】
次に、以上のような構成の通信システムの動作について説明する。具体的には、( Ａ) 同期、( Ｂ) 負荷検出、( Ｃ) アドレス設定、( Ｄ) ノイズキャンセリング、( Ｅ) サンプリング位置の調整、( Ｆ) 通信装置１間でのデータ通信、( Ｇ) アクセス制御、について順次説明する。
【００３５】
（Ａ  同期）
通信システムにおける直流電圧源１１の電力が電力線１０Ａを通じて各通信装置１に供給されると、各通信装置１がセットアップを開始する。まず、再同期部６は、入力された標準信号と周波数や位相のズレのない同期信号６−１を生成する。ただし、再同期部６を備えた通信装置１がルート１Ａの場合には、再同期部６には、他の通信装置１から標準信号が入力されないので、内蔵する振動子を用いて同期信号６−１が生成される。続いて、生成された同期信号６−１を信号線１０Ｂに供給すると共に、信号線１０Ｂを介して次段の通信装置１に伝送する。これにより、以後の通信装置１間および通信装置１内でのデータ伝送が同期される。
【００３６】
（Ｂ  負荷検出）
次に、負荷検出部４が、電圧補償部２と電力線１０Ａ−２および１０Ａ−３とを接続するポート（図示せず）における電力線１０Ａ−２および１０Ａ−３の接続の有無を判定する。具体的には、各ポートの電流値を検出し、その検出値が所定の値以下のポートには負荷（電力線１０Ａ）が接続されていないと判定し、所定の値より大きいポートには負荷が接続されていると判定する。続いて、その判定結果（どのポートに電力線が接続されているかを示すデータ）をアドレス設定部５に通知する。
【００３７】
（Ｃ  アドレス設定）
アドレス設定部５は、まず、自身のステートがルートおよびノードの２つのステートのいずれであるかを確認する。例えば、通信システムのユーザが機械的なスイッチまたはソフトウェアによりあらかじめ設定しておいたステートを検出または読み出すことにより確認する。その結果、自身のステートがルートであると確認した場合には、自身にルートアドレスを設定すると共に、所定のアルゴリズムに基づいて自身のアドレスから次段の通信装置１（ブランチ１Ｂまたはリーフ１Ｃ）のアドレスを演算する。続いて、演算されたアドレスを変復調部３Ｃに送信すると、変復調部３Ｃは、そのアドレスを含むデータ信号３−１を生成したのち、信号抽出重畳部３Ｂを介して、負荷検出部４から接続されていると通知された電力線１０Ａにデータ信号３−１を重畳する。
【００３８】
一方、アドレス設定部５は、自身のステートがノードであると確認した場合には、変復調部３Ｃからアドレスを含むデータ信号３−１を受信するまで待機する。その後、変復調部３Ｃからアドレスを含むデータ信号３−１を受信したときは、受信したデータ信号３−１に含まれるアドレスを取り出したのち、そのアドレスを自身のアドレスとして設定すると共に、所定のアルゴリズムに基づいて自身のアドレスから次段の通信装置１（ブランチ１Ｂまたはリーフ１Ｃ）のアドレスを演算する。続いて、演算されたアドレスを含むデータ信号３−１を生成したのち、そのデータ信号３−１を変復調部３Ｃに送信すると、変復調部３Ｃは、信号抽出重畳部３Ｂを介して、負荷検出部４からポートに接続されていると通知された電力線１０Ａにデータ信号３−１を重畳する。
【００３９】
そして、上記の一連の手順を各通信装置１において行うことにより、図２に例示したようなアドレスマップが形成される。なお、図２では、アドレスのビット数はツリー構造の段数と等しくなっているが、のちに段数を増やす場合もあることから、当初想定されるツリー構造の段数より大きいことが好ましい。
【００４０】
その後、負荷検出部４からの通知によりリーフ１Ｃであることが判明した通信装置１は、自身のアドレスを含んだデータ信号３−１をルート１Ａである通信装置１に送信する。このとき、リーフ１Ｃからルート１Ａへ送信されたデータ信号３−１は、リーフ１Ｃと、ルート１Ａとの間に配置されたブランチ１Ｂと無関係の信号であるため、ブランチ１Ｂの中継部３を介して電力線１０Ａ−２または１０Ａ−３から電力線１０Ａ−１へ送信される。これにより、ルート１Ａが、前経路から送信されてきたこれらのアドレス値から、最新のネットワーク構造を把握することができる。
【００４１】
なお、上記では、電源投入時のみ負荷検出を行っているが、ルート１Ａが、最新のネットワーク構造を随時把握できるように、負荷検出の実行指令を個々の通信装置１に対して定期的に行ってもよい。
【００４２】
( Ｄ  ノイズキャンセリング）
まず、制御部８は、ノイズ除去部９の機能をオフ、すなわちノイズの除去を行わないように、ノイズ除去部９にオンオフ信号８−２を送信する。すると、ノイズ除去部９の機能がオフとなる。次に、制御部８は、例えばＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）を用いて、通信信号３−２の周波数帯域全体に渡る信号スペクトルを有するパイロット信号３−４（図３（Ａ）参照）を周波数領域から時間領域に変換したのち、その時間領域のパイロット信号３−４を変復調部３Ｃに送信する。
【００４３】
次に、変復調部３Ｃは、そのパイロット信号３−４をテスト信号３−３に含めると共に、そのテスト信号３−３を変調し、信号抽出重畳部３Ｂを介して下流側の電力線１０Ａ−２または１０Ａ−３に重畳する。すると、電力線１０Ａ−２または１０Ａ−３からの応答、すなわち、ノイズを含むテスト信号３−３が信号抽出重畳部３Ｂにより電力線１０Ａ−２または１０Ａ−３から抽出されると共に、その抽出された、ノイズを含むテスト信号３−３が変復調部３Ｃに送信される。
【００４４】
続いて、変復調部３Ｃは、ノイズを含むテスト信号３−３を復調すると共に、その復調されたテスト信号３−３からノイズを含むパイロット信号３−４を取り出し、そのノイズを含むパイロット信号３−４を制御部８に送信する。次に、制御部８は、例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）を用いて、変復調部３Ｃから受信したノイズを含むパイロット信号３−４を時間領域から周波数領域に変換（図３（Ｂ）参照）したのち、変復調部３Ｃから受信したノイズを含むパイロット信号３−４のスペクトルから、変復調部３Ｃに送信する前の（ノイズを含んでいない）パイロット信号３−４のスペクトルを減算してノイズのスペクトルを算出する。これにより、ノイズの周波数領域が特定されると共に、可変パラメータ、ノッチの深さおよび幅に関する制御信号８−１が生成される。その後、その制御信号８−１をノイズ除去部９に送信する。
【００４５】
ノイズ除去部９は、上記制御信号８−１を受信したのち、その制御信号８−１により特定される周波数帯域にノッチ周波数ｆｎをシフトさせると共に、ノッチ周波数ｆｎ近傍の周波数特性を制御信号８−１により特定されるノッチの深さおよび幅に変化させる。その後、制御部８は、ノイズ除去部９の機能をオン、すなわちノイズの除去を行うように、ノイズ除去部９にオンオフ信号８−２を送信する。すると、ノイズ除去部９の機能がオンとなる。
【００４６】
その後、制御部８が、再びパイロット信号３−４を変復調部３Ｃに送信することにより、変復調部３Ｃからノイズ除去部９の機能がオンとなった後のパイロット信号３−４を受信する。そして、上記と同様にノイズのスペクトルを算出し、データ信号３−１がノイズに埋もれない程度にノイズを除去できたか確認する。その結果、ノイズを十分に除去できたと判断した場合には、そのままセットアップを完了し、ノイズを十分に除去できていないと判断した場合には、再度ノイズ除去部９の機能をオフしたのち、制御信号８−１を生成し、その制御信号８−１をノイズ除去部９に送信する。このようにして、ノイズが十分に除去できるまで繰り返しノイズ除去部９の周波数特性を修正し、最終的にノイズを除去できたと判断した場合には、そのままセットアップを完了する。
【００４７】
なお、上記において、変復調部３Ｃから受信したノイズを含むパイロット信号３−４のスペクトルから、変復調部３Ｃに送信する前の（ノイズを含んでいない）パイロット信号３−４のスペクトルを減算した際に、負となる周波数帯域がある場合、すなわち、変復調部３Ｃから受信したノイズを含むパイロット信号３−４の一部が劣化している場合（図３（Ｃ）参照）には、テスト信号３−３が伝送された経路中にその周波数領域の信号を劣化させる（減衰させる）何らかの原因が存在すると考えられる。そのため、このような場合には、データ信号３−１に含まれる通信信号３−２が劣化して電力線通信を行うことができなくなる虞があるので、その周波数帯域を除く領域からなる通信信号３−２を通信装置１間で伝送するようにするのが好ましい。
【００４８】
（Ｅ  サンプリング位置の調整）
ところで、上記のようにしてアドレスマップが形成される過程で、個々の通信装置１は、同期信号に同期させてデータ信号３−１を送受信し合う。しかしながら、データ信号３−１は、同期信号と同一のタイミングでそれぞれの通信装置１に入力されるわけではないため、電力線１０Ａから抽出されたデータ信号３−１を変復調部３Ｃにおいてサンプリング位置を適切に調整してやることが必要となる。そこで、本実施の形態では、データ信号３−１にパイロット信号３−４を含ませておき、同期信号とパイロット信号３−４との位相差を検出することにより、データ信号３−１に含まれるアドレスなどのデータをサンプリングするタイミングを調整している。
【００４９】
なお、データ信号３−１に含まれるパイロット信号３−４は、単にデータ信号３−１に含まれるアドレスなどの通信信号３−２をサンプリングするタイミングを調整するためのものであるので、上記のテスト信号３−３に含まれるパイロット信号３−４のようにデータ信号３−１の周波数帯域に渡って所定の信号レベルを有する必要はない。
【００５０】
（Ｆ  通信装置１間でのデータ通信）
上記のようにしてセットアップが完了すると、いよいよ本実施の形態の通信システムにおいて通信装置１間でデータ通信を行うことができるようになる。そこで、図２および図４を参照して、通信装置１間でのデータ通信の手順について説明する。なお、図４は、ルート１Ａとブランチ１Ｂ−１とがリーフ１Ｃへデータ信号３−１を伝送すると共に、ブランチ１Ｂ−２とリーフ１Ｃとがルート１Ａへデータ信号３−１を伝送する様子をタイムスケールで表したものである。
【００５１】
まず、伝送方法の基本的なルールについて説明する。ルート１Ａ側から見てリーフ１Ｃ側を下り、リーフ１Ｃ側から見てルート１Ａ側を上りとする。また、各通信装置１が同一のタイミングでデータ信号３−１を送信する方向は、データ信号３−１の衝突（後に詳述）が最小限となるように、常に、上りおよび下りのいずれか一方とし、上りへのデータ信号３−１の伝送（上り区間ＵＰに相当する）と、下りへのデータ信号３−１の伝送（下り区間ＤＷに相当する）とは、タイムスケールで見て交互に行われるようにする。仮に、データ信号３−１の衝突が生じた場合には、後述の調停ルールに基づいてデータ信号３−１の伝送を調整する。
【００５２】
さて、下り区間ＤＷにおいて、ルート１Ａが通信信号３−２とパイロット信号３−４とを含むデータ信号Ｄ１を同期信号に同期してブランチ１Ｂ−１に伝送すると同時に、ブランチ１Ｂ−１は通信信号３−２とパイロット信号３−４とを含むデータ信号Ｄ０を同期信号に同期してブランチ１Ｂ−２に伝送する。このとき、ブランチ１Ｂ−２は、伝送するデータ信号３−１を有していなかったので、空データからなる通信信号３−２とパイロット信号３−４とを含むデータ信号Ｎを同期信号に同期してリーフ１Ｃに伝送する。その後、データ信号Ｄ１を受信したブランチ１Ｂ−１はデータ信号Ｄ１を、データ信号Ｄ０を受信したブランチ１Ｂ−２はデータ信号Ｄ０を、それぞれのバッファ（図示せず）に一時的に記憶する。
【００５３】
次に、上り区間ＵＰにおいて、リーフ１Ｃが通信信号３−２とパイロット信号３−４とを含むデータ信号Ｄ３を同期信号に同期してブランチ１Ｂ−２に伝送すると同時に、ブランチ１Ｂ−２は通信信号３−２とパイロット信号３−４とを含むデータ信号Ｄ２を同期信号に同期してブランチ１Ｂ−１に伝送する。このとき、ブランチ１Ｂ−１は、伝送するデータ信号３−１を有していなかったので、空データからなる通信信号３−２とパイロット信号３−４とを含むデータ信号Ｎを同期信号に同期してルート１Ａに伝送する。その後、データ信号Ｄ３を受信したブランチ１Ｂ−２はデータ信号Ｄ３を、データ信号Ｄ２を受信したブランチ１Ｂ−１はデータ信号Ｄ２を、それぞれのバッファ（図示せず）に一時的に記憶する。
【００５４】
このように、上記と同様の手順を繰り返していくと、最終的には、データ信号Ｄ０およびデータ信号Ｄ１はリーフ１Ｃに記憶され、データ信号Ｄ２およびデータ信号Ｄ３はルート１Ａに記憶される。
【００５５】
（Ｇ  アクセス制御）
ところで、上記では、データ信号３−１の衝突が生じないケースについて説明したが、実際には、以下の（１）および（２）のようなケースにおいてデータ信号３−１の衝突が生じる。すなわち、（１）下り区間ＤＷにおいて、前回の下り区間ＤＷにルート１Ａ側の通信装置１から受信した空でないデータ信号Ｄｘと、前回の上り区間ＵＰにリーフ１Ｃ側の通信装置１から受信した空でないデータ信号Ｄｙとの宛て先（Ｚ）が、自己のセグメント内で重複している場合（図５（Ａ）参照）、（２）上り区間ＵＰにおいて、リーフ１Ｃ側の２つの通信装置１から空でないデータ信号Ｄｙを受信した場合（図５（Ｂ）参照）にデータ信号３−１の衝突が生じる。そこで、このような場合には、一方に優先権を与え、他方は次回の上り区間ＵＰまたは下り区間ＤＷに送信するようにする。
【００５６】
以上のように、本実施の形態の通信装置１および通信システムでは、電力線１０Ａ中を伝播する直流電圧に含まれるノイズを除去するようにしたので、電力線１０Ａ中を伝播するデータ信号３−１がノイズに埋もれることがなくなる。これにより、電力線１０Ａ中を伝播するデータ信号３−１の周波数帯域がノイズの周波数帯域と重なる場合でも、電力線通信を行うことができる。
【００５７】
また、本実施の形態の通信装置１および通信システムでは、ノイズ除去部９が、電圧補償部２と、中継部３の信号抽出重畳部３Ｂおよび電力線１０Ａの接続点との間に直列に接続されるようにしたので、電圧補償部２を備えた従来の通信装置に対して大きな改変を行うことなく、電圧補償部２から生ずるノイズを効果的に除去することができる。
【００５８】
また、本実施の形態の通信装置１および通信システムでは、データ信号３−１が電圧補償部２を介さず中継部３を介して電力線１０Ａ内を伝播されるようにしたので、データ信号３−１が電圧補償部２によって歪んだり減衰したりすることはない。これにより、電圧補償部２が電力線通信における障害となることはないので、たとえ電圧補償部２が電力線１０Ａ中に挿入されている場合であっても、電力線通信を行うことができる。
【００５９】
以上、１つの実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらに限定されず、種々の変形が可能である。
【００６０】
例えば、本実施の形態では、データ信号３−１が電圧補償部２を介さず中継部３を介して電力線１０Ａ内を伝播するようにしたが、電圧補償部２を備えていない場合には、このようにデータ信号３−１を迂回させる必要はなく、それゆえ、信号抽出重畳部３Ａおよび信号抽出重畳部３Ｂのいずれか一方だけを備えていればよい。ただし、例えば、電力線１０Ａの上流側に接続された通信装置１から何らかのノイズが伝播してくる場合には、ノイズ除去部９でそのノイズを除去した後にデータ信号３−１を取得すべきなので、信号抽出重畳部３Ｂだけを備えるようにすればよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、ノイズ除去部９は電圧補償部２と、中継部３の信号抽出重畳部３Ｂおよび電力線１０Ａの接続点との間に直列に接続されるようにしたが、例えば、電力線１０上流側に接続された通信装置１と、信号抽出重畳部３Ａおよび電力線１０Ａの接続部との間に直列に接続されるようにしてもよい。ただし、この場合には、制御部８から出力されるテスト信号３−３が信号抽出重畳部３Ａを介して電力線１０Ａに出力されるようにすることが必要となる。
【００６２】
また、本実施の形態では、具体的には、通信装置間の通信に利用される通信信号３−２の周波数帯域全体に渡る既知の信号スペクトルを有するパイロット信号３−４を電力線１０Ａに送出し、そのパイロット信号３−４に対する電力線１０Ａの応答からノイズの信号スペクトルを検出するようにしていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電力線１０Ａ上を伝送される信号を抽出し、抽出された信号の信号スペクトルに既知のノイズの信号スペクトルと等しい成分が含まれているか否かを検出するようにしてもよい。また、電力線１０Ａ上を伝送される信号を抽出し、抽出された信号の信号レベルが所定の値を超えている場合には、ノイズが重畳されていると判定し、電力線１０Ａ上を伝送される信号の信号レベルが所定の値以下となるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る通信装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る通信システムの概略構成図である。
【図３】パイロット信号のスペクトルを説明するための概念図である。
【図４】図２の通信システムの動作を説明するためのタイミング図である。
【図５】データ信号の衝突が生じるケースを説明するための概念図である。
【図６】従来の通信装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…通信装置、１Ａ…ルート、１Ｂ…ブランチ、１Ｃ…リーフ、２…電圧補償部、３…中継部、３−１…データ信号、３−２…通信信号、３−３…テスト信号、３−４…パイロット信号、３Ａ，３Ｂ…信号抽出重畳部、３Ｃ…変復調部、４…負荷検出部、５…アドレス設定部、６…再同期部、６−１…同期信号、７…バス、８…制御部、８−１…制御信号、８−２…オンオフ信号、９…ノイズ除去部、１０…ハーネス、１０Ａ…電力線，１０Ａ−１…上流側の電力線、１０Ａ−２，１０Ａ−３…下流側の電力線、１０Ｂ…信号線、１１…直流電圧源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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